CH4與CO2的干法重整（DRM）反應可同時轉化兩種溫室氣體，并制備CO和H2．主要反應如下：
反應Ⅰ：CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）ΔH1；
反應Ⅱ：CH4（g）+3CO2（g）?4CO（g）+2H2O（g）ΔH2；
反應Ⅲ：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH3
已知：反應Ⅰ、Ⅱ的自發均需高溫條件．
（1）上述三個反應的平衡常數Kp、ΔH與溫度T關系如圖1所示．圖中a點代表的是 ⅡⅡ（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）反應的ΔH，ΔH3=-41-41kJ?mol-1．
（2）向密閉容器中，通入3molCO2和1molCH4，若僅考慮上述反應，平衡時CO2、CH4、CO、H2的物質的量隨溫度T的變化如圖2所示．
900K時，CH4的物質的量分數為 118118，用各物質的物質的量分數表示反應Ⅲ的平衡常數Kx=199199．900K后隨溫度升高，H2物質的量減少的原因為 900K后反應Ⅲ逆向進行的程度大900K后反應Ⅲ逆向進行的程度大．
（3）DRM反應目前普遍存在的一個難題是積碳，該過程與兩個反應有關
①CH4NiC+2H2 ΔH＞0；
②2CO?C+CO2 ΔH＜0．
目前積碳問題的解決方案主要有兩種：A．提高原料氣中CO2的占比；B．在常規的Ni催化劑中添加MgO，使其在催化劑表面與Ni形成共熔物．試解釋這兩種方法可以有效抑制積碳的原因 增大CO2濃度可以促使反應②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO2有利于，有利于CO2和C在催化劑表面的反應增大CO2濃度可以促使反應②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO2有利于，有利于CO2和C在催化劑表面的反應（答出兩條即可）．
（4）使用CaO/Fe3O4/Ni復合催化劑，可顯著提高二氧化碳的轉化率，實現碳氫分離，并得到富含CO的產物，催化機理如圖3所示．請用化學方程式解釋Fe3O4循環的原理 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2、Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O、3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO或3Fe+4CaCO3=4CaO+Fe3O4+4COFe3O4+4CO=3Fe+4CO2、Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O、3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO或3Fe+4CaCO3=4CaO+Fe3O4+4CO．
1
18
1
18
19
9
19
9
N
i
【答案】Ⅱ；-41；；；900K后反應Ⅲ逆向進行的程度大；增大CO2濃度可以促使反應②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO2有利于，有利于CO2和C在催化劑表面的反應；Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2、Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O、3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO或3Fe+4CaCO3=4CaO+Fe3O4+4CO
1
18
19
9
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優網所有，未經書面同意，不得復制發布。
發布：2024/6/27 10:35:59組卷：83難度：0.3
相似題
-
1．氫氣最早于16世紀被人工制取出來，氫氣是一種清潔能源。
（1）利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知：H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ?mol-1。
（2）T1℃時，向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4，只發生反應2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達到平衡時，測得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經25s后達到平衡，測得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內v（C2H4）=mol?L-1?s-1。
（3）CH4分解時幾種氣體的平衡分壓（pPa）的對數值lgp與溫度的關系如圖所示。
①T℃時，向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只發生反應2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時的平衡常數Kp=（用平衡分壓代替濃度進行計算）Pa2。
②若只改變一個反應條件使Kp變大，則該條件是（填標號）。
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
D.加入合適的催化劑
（4）工業上，以KNH2和液氨為電解質，以石墨為電極，電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為，一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質量之比為。發布：2025/1/4 8:0:1組卷：9引用：3難度：0.5 -
2．反應 4A（g）+5B（g）?4C（g）+6D（g）在 5L 的密閉容器中進行，半分鐘后，C 的物質的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是（ ?。?/h2>
發布：2024/12/30 19:30:2組卷：67難度：0.6 -
3．將等物質的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發生如下反應：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經5min后，測得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反應速率為0.1mol/（L?min）．求：
（1）此時A的濃度c（A）=mol/L，反應開始前容器中的A、B的物質的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反應速率v（B）=mol/（L?min）；
（3）x的值為．發布：2024/12/30 19:0:1組卷：163引用：26難度：0.3
相關試卷